顾正领-自来水氯胺消毒的控制优化与管理创新-第九届城镇水务大会

自来水氯胺消毒的控制优化与管理创新上海市水务集团制水分公司技术管理部顾正领2014年11月管网水水质现状当时市南供水区域的管网水质得到了控制和改善，管网水浊度逐年降低。其中出厂水与管网水浊度的差值，即我们称为浊度增值。从２００３年以来，经历了三个阶段：２００３－２００６年的０.3NTU左右;２００7－２０10年的０.２NTU左右;２０１１－２０１２年的０.１NTU左右。管网水余氯与出厂水余氯的降低值从原来的１.0mg/L降低到现在0.5mg/L左右。问题的提出历年来出厂水及管网水的统计（截止到2012.8）浊度2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年1-8月出厂水NTU0.160.120.110.100.110.110.100.090.070.05管网水NTU0.420.410.390.380.310.280.270.240.180.15浊度增值NTU0.260.290.280.290.200.170.170.160.110.10余氯出厂水mg/L2.192.172.101.991.911.971.981.861.631.46管网水mg/L1.271.221.211.090.941.071.331.341.051.01余氯降低mg/L0.920.950.890.910.980.900.650.520.580.45长桥徐泾吴中仙霞临空华翔星站凤溪华新北路南路长桥水厂供水布局2021/2/234加强氯胺消毒控制NaClO+NH3→NH2Cl+NaOHNaClO+NH2Cl→NHCl2+NaOHNaClO+NHCl2→NCl3+NaOHNaClO+NH3+NH2Cl+NHCl2+…→N2+自由氯+其它化合氯传统氯胺消毒过去消毒观念里，水厂工人为了使出厂形成稳定的化合性余氯，往往投入过量的氨，使用较低的氯和氨的投加比，以防止水中出现游离性余氯。但这一消毒行为只考虑了消毒机制中的化学反应机制，忽略了水中微生物代谢作用:由于水中存在特定的微生物种群(硝化细菌)，会利用水中本身具有的、或额外投入的过量的氨作为其生长代谢的营养源，一边不断繁殖和消耗水中的化合性余氯，一边代谢生成毒性较强的亚硝酸盐（即不完全硝化作用），不但使投入的消毒剂大量被快速消耗恶化水质，在管网中则有助管网生物膜的形成，使水质进一步恶化。管壁生物膜结构特征管材生物膜AOB为主的自养菌（保护膜）异养菌HPC生长并与自养菌共生AOB为主的自养菌(生物膜的拓荒者)管网硝化作用机理罪魁祸首：AOB（氨氧化细菌）1.在一定的温度T下:18-250C下最活跃。2.水中有游离氨（氯胺消毒为管网硝化提供条件，即为AOB提供营养物质）3.or过长的停留时间第一步：亚硝化第二步：硝化NH3NO2NO3在AOB作用下在NOB作用下（氨氧化细菌）（亚硝酸盐氧化菌）市南公司监测策略出厂水、管网水氨氮全部脱氯检测此外，对管网水增加检测：将氨氮作为管网水中常态监测项目（20%管网点）将亚硝酸盐作为管网硝化现象指示参数进行监测（20%管网点）市南较为简单的评价管网硝化方法以半个月作为一次评价周期（即所有采样点轮一周次）出厂-管网余氯是否有明显变化？出厂-管网氨氮是否有明显降解？出厂-管网亚硝酸盐是否提高？（USEPA指出：当管网亚盐0.05mg/L时作为管网硝化临界点，应引起警觉）控制氯胺产生的效益13年比12年出厂余氯明显降低中途泵站加氯量明显降低市南泵站补充加氯量6月7月8月9月2012年71.31吨89.71吨103.05吨78.94吨2013年17.07吨29.66吨17.93吨22.11吨闵行泵站补充加氯量6月7月8月9月2012年60.72吨100.24吨55.56吨10.08吨2013年13.11吨28.31吨33.75吨17.80吨虽然出厂水余氯相比往年有所降低，但管网水余氯却提高了，导致中途补氯量也较之往年大幅减少，2013年全年泵站年补氯量同比减少552吨。根据测算，一年之内，由于水厂加氯、加氨量和泵站补氯量的减少，使市南公司制水原材料的费用至少节约了250万元。2013年公司决定全部缓建泵站加氨设施。0.811.21.41.66月7月8月9月2013市南2012市南2013闵行2012闵行控制氯胺产生的效益我们惊喜地发现管网水中低氯点明显减少：公司230只管网检测点中≤0.5mg/L和≤0.3mg/L的点。2012.7管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域8510长桥管网区域91701闵行管网区域161710122013.7管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域3100长桥管网区域7420闵行管网区域51011控制氯胺产生的效益8月低氯点比较2012.8管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域112154长桥管网区域2973313闵行管网区域161017122013.8管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域2110长桥管网区域2040闵行管网区域8392控制氯胺产生的效益9月低氯点比较2012.9管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域121110长桥管网区域349131闵行管网区域72522013.9管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域1020长桥管网区域2030闵行管网区域8150控制氯胺产生的效益2014年5月低氯点比较2013.5管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0020闵行管网区域00002014.5管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0010闵行管网区域1010控制氯胺产生的效益2014年6月低氯点比较2013.6管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0020闵行管网区域00002014.6管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0010闵行管网区域1010控制氯胺产生的效益2014年7月低氯点比较2013.7管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0020闵行管网区域00002014.7管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0010闵行管网区域1010控制氯胺产生的效益2014年8月低氯点比较2013.8管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0020闵行管网区域00002014.8管网余氯上半月≤0.5mg/L下半月≤0.5mg/L上半月≤0.3mg/L下半月≤0.3mg/L南市管网区域0000长桥管网区域0010闵行管网区域1010控制氯胺产生的效益出厂、管网余氯单位mg/L出厂余氯管网余氯衰减长桥2013.51.501.020.482014.51.201.090.11长桥2013.61.500.950.552014.61.20.980.22长桥2013.71.550.940.612014.71.140.890.25长桥2013.81.370.930.442014.81.170.840.33控制氯胺产生的效益出厂、管网氨氮单位mg/L亚硝酸盐单位µg/L2014.5月出厂NH3-Nmg/L管网NH3-Nmg/L最高最低平均合格率最高最低平均合格率南市0.350.200.26100.000.450.180.27100.00%长桥0.440.200.36100.000.420.190.31100.00%闵行0.480.150.29100.000.460.310.40100.00%2014.5月出厂NO2-Nmg/L管网NO2-Nmg/L最高最低平均值最高最低平均值南市0.00200.00100.00170.01200.00100.0038长桥0.00100.00100.00100.01700.00100.0050闵行0.00200.00100.00140.07100.00700.0340由于管网内壁生物膜得到有效抑制，红虫赖以生存的环境发生改变，去年闵行供水区域的红虫投诉大幅下降。2012年2013年2014年1-6月闵行红虫投诉41226小结1、从过去重视消毒机制中的化学反应机制，进一步上升到水中微生物代谢作用机制。2、改进检测方法，保证硫酸铵准确投加。3、使用在线氨氮仪，像控制余氯一样控制氨氮。4、通过管网水余氯、氨氮、亚硝酸盐监测，评价出厂水氯胺控制情况。如有不当之处，敬请批评指正